JP2003262946A - 位相シフトマスクブランク、及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクと、位相シフトマスク、及びパターン転写方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】位相シフトマスクブランク、及びハーフトーン
型位相シフトマスクブランクの製造工程の洗浄工程にお
いて、パターンの欠陥の原因となるパーティクルを発生
となる遮光層の端縁部が庇状の現象を回避する位相シフ
ト、又はハーフトーン型位相シフトマスクブランク、位
相シフトマスク、パターン転写方法。 【解決手段】透明基板の上表面の全面に、位相シフト層
と、遮光層を、順次積層し形成の位相シフトマスクブラ
ンクが、該遮光層の端縁部が前記位相シフト層の端縁部
を被覆しないこと、前記遮光層の端縁部が、前記透明基
板の上表面の外周端部より内側の位置に形成する構造の
位相シフトマスクブランクである。又ハーフトーン型位
相シフトマスクブランクも前記同様の構造であり、前記
ブランクを用いた位相シフトマスク、その位相シフトマ
スクを介して、レジスト層にマスクパターンを転写する
転写方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
における光リソグラフィー工程で用いられるマスクにお
いて、該マスクを透過する露光光路間に位相差を与える
ことにより転写パターンの解像度を向上できるようにし
た位相シフトマスクを製造するための素材として位相シ
フトマスクブランク、及びハーフトーン型位相シフトマ
スクブランクと、位相シフトマスク、並びにパターン転
写方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、位相シフトマスクとして、種
々の形式のものが提案されている。例えば、マスク上の
遮蔽部に隣り合う一方開口部に位相を反転させるような
透明膜を設けた構造のレベンソン型位相シフトマスク
や、形成すべきパターンの周辺部に解像限界以下の位相
シフターを形成した構造の補助パターン付き位相シフト
マスクや、基板上にクロムパターンを形成した後にオー
バーエッチングによって位相シフターのオーバーハング
を形成した構造の自己整合型位相シフトマスク等があ
る。

【０００３】上記の構造とは別に、シフターパターンの
みによって形成された位相シフトマスクとして、透過型
位相シフトマスクや、ハーフトーン型位相シフトマスク
等も知られている。透過型位相シフトマスクは透明部を
透過した光と位相シフターを透過した光と境界部におい
て、光強度がゼロとなることを利用してパターンを分離
するようにした位相シフトマスクであって、シフターエ
ッジ利用型位相シフトマスクともよばれる。

【０００４】ハーフトーン型位相シフトマスクは投影露
光光に対して部分透過性を有する、いわゆる半透明な位
相シフターパターンを基板上に形成して、その位相シフ
ターパターンの境界部に形成される光強度がゼロの部分
でパターン解像度を向上するようにした位相シフトマス
クである。

【０００５】上述のように、パターン転写用の位相差を
利用する種々の位相シフトマスクは、位相シフトマスク
ブランク、又はハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クを用いて製造されている。

【０００６】前記位相シフトマスクブランクの製造工程
を一実施例を用いて説明する。

【０００７】まず、（ａ）透明基板を洗浄し、（ｂ）前
記透明基板の片側の上面に、表面全面に位相シフト層を
形成し、（ｃ）前記位相シフト層表面から透明基板の側
面、裏面までの表面全体を洗浄（１）後、（ｄ）前記位
相シフト層上に、表面全面に遮光層を形成し、（ｅ）前
記遮光層表面から透明基板の側面、裏面までの表面全体
を洗浄（２）後、（ｆ）前記遮光層表面に、所定のレジ
ストを塗布形成して、レジスト付き位相シフトマスクブ
ランクが完成する。

【０００８】ハーフトーン型位相シフトマスクブランク
の製造工程も位相シフトマスクブランクの製造工程と同
じ製造工程であり、その説明は省略する。

【０００９】次に、位相シフトマスクの製造工程の一実
施例を用いて説明する。

【００１０】まず、（ａ）前記位相シフトマスクブラン
クの製造工程で完成したレジスト付き位相シフトマスク
ブランク（以下、位相シフトマスクブランクとする）を
準備し、（ｂ）電子線描画装置を用いて、前記レジスト
に電子線の露光処理（以下、電子線描画とする）をし、
（ｃ）前記レジストの不要の部分を除去する現像処理を
し、（ｄ）該レジストをマスクにして、露出した遮光
層、及び位相シフト層にエッチング処理をし、（ｅ）不
要の前記レジストを剥離処理後、（ｆ）位相シフトマス
クブランクの表面から側面、裏面までの表面全体を洗浄
（３）処理後、（ｇ）再び、位相シフトマスクブランク
の透明基板の表面から遮光層の表面まで全面に、所定の
レジストを塗布形成して、（ｈ）電子線描画装置を用い
て、前記レジストに電子線描画をし、（ｉ）前記レジス
トの不要の部分を除去する現像処理をし、（ｊ）該レジ
ストをマスクにして、露出した遮光層のみにエッチング
処理をし、（ｋ）不要の前記レジストを剥離処理後、
（ｌ）位相シフトマスクブランクの表面から側面、裏面
までの表面全体を洗浄（４）処理して、位相シフトマス
クが完成する。

【００１１】ハーフトーン型の位相シフトマスクの製造
工程も位相シフトマスクの製造工程と同じ製造工程であ
り、その説明は省略する。

【００１２】前記位相シフトマスクブランク、及びハー
フトーン型位相シフトマスクブランクの製造工程では、
遮光層を成膜した後の洗浄（２）の工程において、透明
基板の表面端部から側面上部の領域の近傍に形成した位
相シフト層の端縁部が洗浄液のために溶出することによ
って、位相シフト層の端縁部が後退し、上層の遮光層が
庇状の形状となる。前記庇状になった遮光層の端縁部が
脱落剥離して微細な異物（パーティクル）となり、異物
付着の品質不良となる。

【００１３】前記位相シフトマスクの製造工程では、位
相シフト層のパターンを形成した後の洗浄（３）の工程
において、透明基板の表面端部から側面上部の領域の近
傍に形成した位相シフト層の端縁部が洗浄液のために溶
出することによって、位相シフト層の端縁部が後退し、
上層の遮光層が庇状の形状となる。前記庇状になった遮
光層の端縁部が脱落剥離して微細な異物（パーティク
ル）となり、異物付着の品質不良となる。

【００１４】遮光層のパターンを形成した後の洗浄
（４）の工程において、透明基板の表面端部から側面上
部の領域の近傍に形成した位相シフト層の端縁部が洗浄
液のために溶出することによって、位相シフト層の端縁
部が後退し、上層の遮光層が庇状の形状となる。前記庇
状になった遮光層の端縁部が脱落剥離して微細な異物
（パーティクル）となり、異物付着の品質不良となる。

【００１５】上述の位相シフトマスクの超微細化パター
ンを転写再現する製造工程は、超微細な異物粒子のパー
ティクルを工程内に入れないために、積極的に薬品や、
材料からの発塵がないものを選別することが重要とな
る。逆に工程内に超微細な異物粒子等のパーティクルが
混入の場合は、前記パーティクルの発塵源の調査、品質
保証するための検査等、工数が急増して、その時間、費
用が急増し、工程の停止等の大問題となっている。

【００１６】図２は、従来のハーフトーン型位相シフト
マスクブランクの側断面図である。

【００１７】透明基板４の片側の表面にハーフトーン材
料膜６を形成する。膜形成方法は真空蒸着やスパッター
方式による方法が一般的に採用されている。所定の金属
膜を所定の膜厚に成膜する。次に外観検査と、規格検査
とに合格した製品を選別する

【００１８】透明基板４の片側の表面上に、該透明基板
の表面全面から側面まで位相シフト層を形成し、該位相
シフト層の表面上に、位相シフト層の表面全面から側面
まで遮光層を形成して位相シフトマスクブランクが構成
されている。前記位相シフト層は、透明基板の表面全面
領域では所定の膜厚によって均一に形成しているが、側
面上部から側面下部の領域に形成する端縁部まで徐々に
膜厚が減少して、前記端縁部で膜厚が０μｍとなり、透
明基板面が露出した構成となっている。前記位相シフト
層の端縁部は、透明基板との接着強度も弱く不安定な位
相シフト層を形成している。

【００１９】前記遮光層は、透明基板の表面全面領域で
は所定の膜厚によって均一に形成されているが、側面上
部から側面下部の領域に形成する端縁部まで徐々に膜厚
が減少して、前記端縁部で膜厚が０μｍとなり、位相シ
フト層面、若しくは透明基板面が露出した構成となって
いる。前記遮光層の端縁部は、位相シフト層面、若しく
は透明基板面との接着強度も弱く不安定な遮光層を形成
している。

【００２０】前記遮光層の端縁部は、透明基板の側面上
部から側面下部の領域に形成する端縁部まで徐々に膜厚
が減少した層構成であるため、該端縁部の近傍では、下
層に形成の位相シフト層の表面若しくは透明基板表面
と、端縁部の遮光層との接着が弱い力で積層形成されて
いる。そのため、洗浄工程では、洗浄薬液やその溶媒等
の薬液によって漬浸時間の増加に従って、下層に形成の
位相シフト層の表面と、端縁部の遮光層との接着界面に
薬液が入り込み、界面から位相シフト層が溶解され遮光
層の端縁部と位相シフト層の界面に空間が出来る。すな
わち、上層の遮光層の端縁部が庇状の形状となる。

【００２１】洗浄工程の問題点を整理すると、図３は、
透明基板の表面端部から側面上部において、遮光層が剥
がれている状態を示すものである。

【００２２】図４は、透明基板の側面上部において、位
相シフト層が洗浄液の溶媒に溶解されることにより遮光
膜と一緒に剥がれている。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みてなされたもので、位相シフトマスクブラン
ク、及びハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製
造工程においても、位相シフトマスクの製造工程におい
ても、双方の洗浄工程において、パターンの欠陥の原因
となるパーティクルを発生させる要因となる遮光層の端
縁部が庇状になる現象を回避することが出来るような位
相シフトマスクブランク、及びハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクと、位相シフトマスク、及びパターン
転写方法を提供することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、透明基板の上表面の全面に、位相シフト層と、
遮光層を、順次積層し形成してなる位相シフトマスクブ
ランクにおいて、該遮光層の端縁部が前記位相シフト層
の端縁部を被覆しないことを特徴とする位相シフトマス
クブランクである。

【００２５】本発明の請求項２に係る発明は、前記遮光
層の端縁部が、前記透明基板の上表面の外周端部より内
側の位置に形成してなることを特徴とする請求項１記載
の位相シフトマスクブランクである。

【００２６】本発明の請求項３に係る発明は、透明基板
の上表面の全面に、半透明の位相シフト層と、遮光層
を、順次積層し形成してなる位相シフトマスクブランク
において、該遮光層の端縁部が前記半透明の位相シフト
層の端縁部を被覆しないことを特徴とするハーフトーン
型位相シフトマスクブランクである。

【００２７】本発明の請求項４に係る発明は、前記遮光
層の端縁部が、前記透明基板の上表面の外周端部より内
側の位置に形成してなることを特徴とする請求項３記載
のハーフトーン型位相シフトマスクブランクである。

【００２８】本発明の請求項５に係る発明は、請求項
１、若しくは２項記載の位相シフトマスクブランク、又
は請求項３、若しくは４項記載のハーフトーン型位相シ
フトマスクブランクを用いて、位相シフトマスクを作成
したことを特徴とする位相シフトマスクである。

【００２９】本発明の請求項６に係る発明は、被加工層
を表面に形成した基板上の全面に、レジスト層を設けた
後、マスクを介して、該レジスト層にマスクパターンを
転写する方法において、請求項５記載の位相シフトマス
クを介して、レジスト層にマスクパターンを転写するこ
とを特徴とするパターン転写方法である。

【００３０】

【作用】位相シフトマスクブランク、又はハーフトーン
型位相シフトマスクブランクにおいて、本発明の技術で
は、透明基板の表面全面領域内では所定の膜厚によって
形成しているが、遮光層の端縁部が透明基板の表面から
側面上部までの位置に形成され、端縁部まで徐々に膜厚
が減少せずに、急激に、前記端縁部で膜厚が０μｍとな
り、台地状の遮光層を形成し、位相シフト層面が露出し
た構成となっている。前記遮光層の端縁部は、位相シフ
ト層面との接着強度も強く安定な遮光層を形成してい
る。従来の技術では、遮光層は、透明基板の表面全面領
域では所定の膜厚によって形成しているが、側面上部か
ら側面下部に形成の端縁部まで徐々に膜厚が減少して、
前記端縁部で膜厚が０μｍとなり、位相シフト層面が露
出した構成となっている。前記遮光層の端縁部は、位相
シフト層面との接着強度も弱く不安定な遮光層を形成し
ている。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明を、実施の形態に沿って以
下に詳細に説明する。

【００３２】図１は、本発明のハーフトーン型位相シフ
トマスクブランクの側断面図である。

【００３３】透明基板４の片側の表面に、該透明基板の
表面全面から透明基板の側面上部まで位相シフト層５を
形成する。該表面に所定の膜厚によって遮光層を形成す
る。該遮光層の形成する領域は、透明基板４の片側の表
面領域内で、且つ前記遮光層の端縁部が下層に形成した
位相シフト層の端縁部を被覆しない範囲に制限した。

【００３４】位相シフトマスクブランクの製造におい
て、上記の製造条件で遮光層を形成したことにより、透
明基板の表面全面領域内では所定の膜厚によって形成し
ているが、遮光層の端縁部が透明基板の表面から側面上
部までの位置に形成され、端縁部まで徐々に膜厚が減少
せずに、急激に、前記端縁部で膜厚が０μｍとなり、台
地状の遮光層を形成し、位相シフト層面が露出した構成
となっている。前記遮光層の端縁部は、位相シフト層面
との接着強度も強く安定な遮光層を形成している。

【００３５】ハーフトーン型位相シフトマスクブランク
の製造において、上記の製造条件で遮光層を形成したこ
とにより、透明基板の表面全面領域内では所定の膜厚に
よって形成しているが、遮光層の端縁部が透明基板の表
面から側面上部までの位置に形成され、端縁部まで徐々
に膜厚が減少せずに、急激に、前記端縁部で膜厚が０μ
ｍとなり、台地状の遮光層を形成し、半透明の位相シフ
ト層面が露出した構成となっている。前記遮光層の端縁
部は、半透明の位相シフト層面との接着強度も強く安定
な遮光層を形成している。

【００３６】前記位相シフトマスクブランク、及びハー
フトーン型位相シフトマスクブランクの製造工程では、
遮光層を成膜した後の洗浄（２）の工程において、透明
基板の表面から側面上部の領域の近傍に形成することに
よって、位相シフト層の端縁部が洗浄液のために溶出さ
れることよって、位相シフト層の端縁部が後退し、上層
の遮光層が庇状の形状を回避する構造となった。又、遮
光層の端縁部において、下層の位相シフト層と、上層の
遮光層との界面の接着強度が大幅に強化されたために、
該界面に洗浄液が浸透し、溶出する現象が発生させない
ために、庇状になった遮光層の端縁部が出来ない構造と
なった。前記の効果により、脱落剥離して微細な異物
（パーティクル）が発生せず、異物付着の品質不良の発
生を回避できた。また、位相シフトマスクの製造におい
て、重大欠陥も回避でき、品質保証上の問題もなくなっ
た。

【００３７】洗浄工程の問題点を整理すると、透明基板
の表面端部から側面上部において、遮光層が剥がれなく
なり、透明基板の側面上部において、位相シフト層が洗
浄液の溶媒に溶解されることにより遮光膜と一緒に剥が
れなくなったために、洗浄工程でトラブルのない位相シ
フトマスクブランク、及びハーフトーン型位相シフトマ
スクブランクの製造工程が完成した。

【００３８】次に位相シフトマスクの製造は、まず、前
記位相シフトマスクブランクの製造工程で完成したレジ
スト付き位相シフトマスクブランク（以下、位相シフト
マスクブランクとする）を準備した。

【００３９】電子線描画装置を用いて、予め準備したフ
ォトマスク用データを使用して、前記レジストに電子線
の露光処理（以下、電子線描画とする）をする。

【００４０】前記レジストの不要の部分を除去する現像
処理をし、該レジストをマスクにして、露出した遮光
層、及び位相シフト層にエッチング処理をし、不要の前
記レジストを剥離処理する。

【００４１】位相シフトマスクブランクの表面から側
面、裏面までの表面全体を洗浄（３）処理する。

【００４２】再び、位相シフトマスクブランクの透明基
板の表面から遮光層の表面まで全面に、所定のレジスト
を塗布形成する。

【００４３】電子描画装置を用いて、前記レジストに電
子線描画を行う。

【００４４】前記レジストの不要の部分を除去する現像
処理をし、該レジストをマスクにして、露出した遮光層
のみにエッチング処理をし、不要の前記レジストを剥離
処理する。

【００４５】位相シフトマスクブランクの表面から側
面、裏面までの表面全体を洗浄（４）処理して、位相シ
フトマスクが完成する。

【００４６】次に、前記本発明の位相シフトマスクを用
いたパターン転写方法は、被加工層を表面に形成した基
板上の全面に、レジスト層を設けた後、本発明の位相シ
フトマスクを介して、光の照射によって該レジスト層に
マスクパターンを転写する方法である。

【００４７】前記被加工層を表面に形成した基板は、半
導体装置を製造するウエハ基板や、カラーフイルター等
に用いるガラス基板や、プリント基板の微細な回路を形
成するビルドアップ方式の基板が適用できる。

【００４８】光の照射は、紫外線、ｇ線、ｉ線、Ｄｅｅ
ｐ ＵＶ光、エキシマレーザ光が適応できる。

【００４９】マスクパターンを転写形成したレジスト層
をマスクとして、前記被加工層を、例えばエッチング加
工による金属薄膜のパターン形成、スパッタ装置を用い
て、金属薄膜の形成、特性を変更するイオン打ち込み等
の加工処理を行う。

【００５０】

【実施例】次に、本発明のハーフトーン型位相シフトマ
スクブランクの製造工程を、以下に具体的な実施例に従
って説明する。

【００５１】＜実施例１＞図１に示すハーフトーン型位
相シフトマスクブランクの製造工程を説明する。

【００５２】まず、石英カラスからなる透明基板を洗浄
した。

【００５３】前記透明基板の片側の上面に、表面全面
に、所定の厚さの位相シフト層を形成する。該位相シフ
ト層は、モリブデンシリサイドの酸化窒化物（ＭｏＳｉ
ＯｘＮｙ）からなるハーフトーン型位相シフト層を形成
した。

【００５４】前記位相シフト層表面から透明基板の側
面、裏面までの表面全体を洗浄（１）した。洗浄方法
は、超音波洗浄で行い、洗浄液は、第１の槽で硫酸溶液
による洗浄を行い、次に第２の槽でアンモニア溶液によ
る洗浄を行なった。水及び超純水を用いて、ハーフトー
ン型位相シフト層を形成した透明基板の表、裏、側面を
洗浄した。

【００５５】前記ハーフトーン型位相シフト層上に、表
面領域に遮光層を形成し、該遮光層の端縁部が下層に形
成した前記ハーフトーン型位相シフト層上に被覆しない
方法の本発明の構造で製造した。

【００５６】前記遮光層表面から透明基板の側面、裏面
までの表面全体を洗浄（２）を行った。洗浄方法は、超
音波洗浄で行い、洗浄液は、第１の槽で硫酸溶液による
洗浄を行い、次に第２の槽でアンモニア溶液による洗浄
を行なった。水及び超純水を用いて、ハーフトーン型位
相シフト層を形成した透明基板の表、裏、側面を洗浄し
た。

【００５７】前記遮光層表面に、所定のレジストを塗布
形成して、レジスト付きハーフトーン型位相シフトマス
クブランクが完成した。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、位相シフトマスクブラ
ンクの製造工程の洗浄工程において、遮光層の端縁部が
庇状になる現象を回避することができて、パターンに欠
陥の原因となるパーテイクルの発生を防止することがで
きるので、位相シフトマスクの収率を向上することがで
きる。ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造
工程の洗浄工程において、遮光層の端縁部が庇状になる
現象を回避することができて、パターンに欠陥の原因と
なるパーテイクルの発生を防止することができるので欠
陥のないハーフトーン型位相シフトマスクを製造でき問
題を解消できる効果がある。欠陥のない位相シフトマス
クが製造でき、半導体ウエハー上にパターンを転写する
ことによる半導体ウエハー上にパターン形成を精度良く
行うことが可能となり、パターン転写時の収率の低下の
問題を解消できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハーフトーン型位相シフトマスクブラ
ンクの側断面図である。

【図２】従来のハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クの側断面図である。

【図３】従来のハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クの洗浄工程の実施例を示す模式図で、透明基板の端部
の遮光膜が剥離し、近傍に付着した平面図。

【図４】従来のハーフトーン型位相シフトマスクブラン
クの洗浄工程の実施例を示す模式図で、透明基板の端部
の位相シフト層が洗浄液に溶出し、遮光膜と一緒に剥離
し、近傍に付着した斜視平面図。

【符号の説明】

１…位相シフトマスクブランク ２…ハーフトーン型位相シフトマスクブランク ３…位相シフトマスク ４…透明基板 ５…位相シフト層 ６…半透明の位相シフタト層（ハーフトーン型位相シフ
ト層） ７…遮光層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板の上表面の全面に、位相シフト層
   と、遮光層を、順次積層し形成してなる位相シフトマス
   クブランクにおいて、該遮光層の端縁部が前記位相シフ
   ト層の端縁部を被覆しないことを特徴とする位相シフト
   マスクブランク。
2. 【請求項２】前記遮光層の端縁部が、前記透明基板の上
   表面の外周端部より内側の位置に形成してなることを特
   徴とする請求項１記載の位相シフトマスクブランク。
3. 【請求項３】透明基板の上表面の全面に、半透明の位相
   シフト層と、遮光層を、順次積層し形成してなる位相シ
   フトマスクブランクにおいて、該遮光層の端縁部が前記
   半透明の位相シフト層の端縁部を被覆しないことを特徴
   とするハーフトーン型位相シフトマスクブランク。
4. 【請求項４】前記遮光層の端縁部が、前記透明基板の上
   表面の外周端部より内側の位置に形成してなることを特
   徴とする請求項３記載のハーフトーン型位相シフトマス
   クブランク。
5. 【請求項５】請求項１、若しくは２項記載の位相シフト
   マスクブランク、又は請求項３、若しくは４項記載のハ
   ーフトーン型位相シフトマスクブランクを用いて、位相
   シフトマスクを作成したことを特徴とする位相シフトマ
   スク。
6. 【請求項６】被加工層を表面に形成した基板上の全面
   に、レジスト層を設けた後、マスクを介して、該レジス
   ト層にマスクパターンを転写する方法において、請求項
   ５記載の位相シフトマスクを介して、レジスト層にマス
   クパターンを転写することを特徴とするパターン転写方
   法。